数学物理学报, 2026, 46(3): 929-938

$2\times 2$ 上三角分块算子矩阵的 Jeribi 本质谱

石慧芳, 吴德玉,*

内蒙古大学数学科学学院 呼和浩特 010021

The Jeribi Essential Spectrum of $2\times 2$ Upper Triangular Block Operator Matrices

Shi Huifang, Wu Deyu,*

School of Mathematical Sciences, Inner Mongolia University, Hohhot 010021

通讯作者: 吴德玉, E-mail:3355679774@qq.com

收稿日期: 2025-04-8   修回日期: 2025-06-27  

基金资助: 国家自然科学基金(12561022)
内蒙古自然科学基金(2023MS01019)
内蒙古自然科学基金(2022ZD05)
呼和浩特民族学院博士项目(MZXYBS202307)

Received: 2025-04-8   Revised: 2025-06-27  

Fund supported: NSFC(12561022)
NSFIM(2023MS01019)
NSFIM(2022ZD05)
Doctoral Program of Hohhot Minzu College(MZXYBS202307)

摘要

$X$ 是复无穷维 Banach 空间, 该文主要研究 $X\times X$ 上的 $2\times 2$ 上三角分块算子矩阵 $T=\left[\begin{array}{cc}A & B \\0 & D\end{array}\right]$ 的 Jeribi 本质谱. 利用内部元 $A$$D$ 的 Jeribi 本质谱来刻画算子矩阵 $T$ 的 Jeribi 本质谱. 给出了 $\hat{\sigma_{J}}(T)=\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D)$ 成立的充分条件. 还给出了分块算子矩阵 $T$ 的 Jeribi 本质谱和 $A,D$ 的其他谱的关系.

关键词: Banach 空间; 上三角分块算子矩阵; Jeribi 本质谱; Fredholm 算子.

Abstract

Let $X$ be a complex infinite dimensional Banach space. In this paper, we mainly study the $2\times 2$ upper triangular block operator matrix $T=\left[\begin{array}{cc}A & B \\0 & D\end{array}\right]$ on $X\times X$. By using the Jeribi essential spectrum of entries $A$ and $D$ to characterize the Jeribi essential spectrum of operator matrix $T$. Some sufficient conditions for the relationship $\hat{\sigma_{J}}(T)=\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D)$ hold are given. Also, the relationship between the Jeribi essential spectrum of operator matrix $T$ and other spectrum of $A,D$ are given.

Keywords: Banach space; upper triangular block operator matrix; Jeribi essential spectrum; Fredholm operator.

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本文引用格式

石慧芳, 吴德玉. $2\times 2$ 上三角分块算子矩阵的 Jeribi 本质谱[J]. 数学物理学报, 2026, 46(3): 929-938

Shi Huifang, Wu Deyu. The Jeribi Essential Spectrum of $2\times 2$ Upper Triangular Block Operator Matrices[J]. Acta Mathematica Scientia, 2026, 46(3): 929-938

1 引言

空间和映射是泛函分析的主要研究对象. 线性算子是从微分、积分等近代数学中的基本运算中抽象出来的空间之间的映射. 线性算子理论不断发展渗透到数学及其应用的多个分支, 不仅在微分方程、控制论等学科具有广泛应用, 而且在量子力学等物理学领域也有举足轻重的作用[1-7]. 分块算子矩阵是线性算子理论重要的内容之一. 分块算子矩阵的研究课题有谱、补问题、闭值域性等方面. 其中, 算子矩阵的谱理论是数学物理、弹性力学以及量子物理等领域非常重要的理论依据[1-7]. 分块算子矩阵的谱研究涉及谱刻画、谱等式、谱扰动以及局部谱性质等. 本文主要涉及到上三角算子矩阵的谱刻画, 是算子理论研究中很活跃的课题. 例如, 文献 [5] 利用填洞原理给出了上三角分块算子的广义 Drazin 亚纯谱和广义 Drazin-zeroloid 谱的刻画. 文献 [6] 给出了分块对角算子矩阵拟谱的精细刻画. 文献 [7] 描述了分块算子的 1, 2类点谱和 1, 2 类剩余谱等于其对角元素相应谱的充要条件.本质谱理论是算子理论中重要的研究问题之一. 在 Banach 空间 $X$ 上, $T$ 的 Schechter 本质谱定义为

$\sigma_{e 5}(T)=\bigcap_{K \in \mathcal{K}(X)} \sigma(T+K)$,

其中, $\mathcal{K}(X)$ 表示 $X$ 上的全体紧算子. 2015 年, Jeribi 在文献 [8] 中给予了算子 $T$ 在 Banach 空间上一类本质谱的刻画, 定义了一个新的本质谱称为 Jeribi 本质谱, 记为 $\sigma_{J}(T)$. 显然, $T$ 的 Jeribi 本质谱是在所有弱紧算子扰动下的谱的交集, 即

$\sigma_{J}(T)=\underset {W\in \mathcal{W}(X)}\bigcap\sigma(T+W),$

其中, $\mathcal{W}(X)$ 表示 $X$ 上全体弱紧算子. 由此可见, Jeribi 本质谱与 Schechter 本质谱有着紧密联系. 2018 年, Chafika Belabbaci 在文献 [9] 中利用弱非紧性测度给出了 Jeribi 本质谱的半径公式.

本文主要研究复无穷维 Banach 空间上的 $2\times 2$ 上三角分块算子矩阵的 Jeribi 本质谱. 为了方便研究 $2\times 2$ 上三角分块算子矩阵的 Jeribi 本质谱, 用 $\hat{\sigma_{J}}(T)$ 来表示 $T=\left[\begin{array}{ll}A & B \\0 & D\end{array}\right]$ 在所有主对角型弱紧算子 $W=\left[\begin{array}{cc}W_{1} & 0 \\0 & W_{2}\end{array}\right] \in \mathcal{W}(X \times X)$ 扰动下的 Jeribi 本质谱, 即

$\hat{\sigma_{J}}(T)=\underset {W\in \mathcal{W}(X\times X)}\bigcap\sigma(T+W),$

其中 $W_{1},W_{2}$ 是任意弱紧算子. 很显然, 对于给定的 $T=\left[\begin{array}{cc}A & B \\0 & D\end{array}\right] \text { 有 } \sigma_{J}(T) \subset \hat{\sigma_{J}}(T).$

2 预备知识

本文中, 设 $X$, $Y$, $Z$ 为复可分的 Banach 空间. $\mathcal{C}(X,Y)$ 表示从 $X$$Y$ 的所有稠定闭算子构成的集合, 其中 $\mathcal{C}(X,X)$ 可以简记为 $\mathcal{C}(X)$. $\mathcal{L}(X,Y)$$\mathcal{K}(X,Y)$$\mathcal{W}(X,Y)$ 分别表示从 $X$$Y$ 的所有有界线性算子、紧算子和弱紧算子构成的集合. 若定义算子 $T\in\mathcal{C}(X,Y)$, 用符号 $\mathcal D(T)$, $\mathcal N(T)$, $\mathcal R(T)$, $\alpha(T)$$\beta(T)$ 表示 $T$ 的定义域、零空间、值域、$\mathcal N(T)$ 的维数以及 $X/\mathcal R(T)$ 的维数.

定义 2.1[8]$T$$\mathrm{Banach}$ 空间 $X$ 中的有界线性算子$,$ 复数 $\lambda$ 称为 $T$ 的近似点谱$,$ 如果存在 $X$ 中的一个序列 $\{x_{n}\}^{\infty}_{n=1}, \|x_{n}\|=1, n=1,2,\cdots$ 满足

$\|(T-\lambda)x_{n}\|\rightarrow 0~~(n\rightarrow \infty).$

全体近似点谱记为 $\sigma_{ap}(T).$ 复数 $\lambda$ 称为 $T$ 的亏谱$,$ 如果 $\mathcal{R}(T-\lambda I)$ 不是满的$,$ 全体亏谱记为 $\sigma_{\delta}(T).$

注 2.1$\lambda\in \sigma_{ap}(T)$ 当且仅当 $T-\lambda I$ 不是下方有界. 从而 $\sigma_{ap}(T)=\sigma_{p}(T)\cup\sigma_{c}(T)\cup\sigma_{r,2}(T),$$\sigma(T)=\sigma_{ap}(T)\cup\sigma_{r,1}(T).$ 关于亏谱还有 $\sigma_{\delta}(T)=\sigma_{p,2}(T)\cup\sigma_{p,3}(T)\cup\sigma_{p,4}(T)\cup\sigma_{c}(T)\cup\sigma_{r}(T),$$\sigma(T)=\sigma_{\delta}(T)\cup\sigma_{p,1}(T).$

定义 2.2[8]$X$$\mathrm{Banach}$ 空间$,$

$(1)$$X$ 上的所有上半 $\mathrm{Fredholm}$ 算子构成的集合定义为

$\Phi_{+}(X):=\{T \in \mathcal{C}(X): \alpha(T)<\infty, \mathcal{R}(T) \text { 在 } X \text { 中闭 }\} ;$

$(2)$$X$ 上的所有下半 $\mathrm{Fredholm}$ 算子构成的集合定义为

$\Phi_{-}(X):=\{T \in \mathcal{C}(X): \beta(T)<\infty, \mathcal{R}(T) \text { 在 } X \text { 中闭 }\} ;$
$(3)$$X$ 上的所有半 $\mathrm{Fredholm}$ 算子和 $\mathrm{Fredholm}$ 算子构成的集合分别定义为 $\Phi_{\pm}(X):=\Phi_{+}(X)\cup\Phi_{-}(X)~\mbox{和}~\Phi(X):=\Phi_{+}(X)\cap\Phi_{-}(X).$

注 2.2$i(T)$ 表示线性算子 $T$ 的指标$:$$i(T):=\alpha(T)-\beta(T)$.$T$$\mathrm{Fredholm}$ 算子且 $i(T)=0,$ 则称 $T$$\mathrm{Weyl}$ 算子. 显然可逆算子一定是 $\mathrm{Weyl}$ 算子. 记

$\begin{aligned}\Phi_{T}:&=\{\lambda\in \mathbb{C}:T-\lambda I\in\Phi(X)\},\\\Phi_{+T}:&=\{\lambda\in \mathbb{C}:T-\lambda I\in\Phi_{+}(X)\},\\\Phi_{-T}:&=\{\lambda\in \mathbb{C}:T-\lambda I\in\Phi_{-}(X)\},\\\Phi_{\pm T}:&=\{\lambda\in \mathbb{C}:T-\lambda I\in\Phi_{\pm}(X)\},\\\Phi_{T}^{0}:&=\{\lambda\in \mathbb{C}:T-\lambda I\in\Phi(X)~\mbox{且}~i(T-\lambda I)=0\}.\\\end{aligned}$

定义 2.3[8,10]$X$$\mathrm{Banach}$ 空间$,$$T\in\mathcal C(X),$

$\begin{aligned}\sigma_{e1}(T):&=\{\lambda\in\mathbb{C}:T-\lambda I\notin \Phi_{+}(X)\},\\\sigma_{e2}(T):&=\{\lambda\in\mathbb{C}:T-\lambda I\notin \Phi_{-}(X)\},\\\sigma_{e3}(T):&=\{\lambda\in\mathbb{C}:T-\lambda I\notin \Phi_{\pm}(X)\},\\\sigma_{e4}(T):&=\{\lambda\in\mathbb{C}:T-\lambda I\notin \Phi(X)\},\\\sigma_{e5}(T):&=\underset {K\in \mathcal{K}(X)}\bigcap\sigma(T+K)=\mathbb{C}\setminus\Phi_{A}^{0},\\\sigma_{e6}(T):&=\mathbb{C}\setminus\{\lambda\in \Phi_{T}^{0}: \lambda ~\mbox{的某个去心领域包含于}\rho(T)\},\\\sigma_{e7}(T):&=\underset{K\in \mathcal{K}(\mathcal X)}{\bigcap}\sigma_{ap}(T+K), \\\sigma_{e8}(T):&=\underset{K\in \mathcal{K}(\mathcal X)}{\bigcap}\sigma_{\delta}(T+K),\\\end{aligned}$

其中$,$ 集合 $\sigma_{e1}(\cdot)$$\sigma_{e2}(\cdot)$ 表示 $\mathrm{Gustafson }$$\mathrm{Weidmann}$ 本质谱$,$$\sigma_{e3}(\cdot)$ 表示 $\mathrm{Kato}$ 本质谱$,$$\sigma_{ e4}(\cdot)$ 表示 $\mathrm{Wolf}$ 本质谱$,$$\sigma_{ e5}(\cdot)$ 表示 $\mathrm{Schechter}$ 本质谱$,$$\sigma_{e7}(\cdot)$$\sigma_{e8}(\cdot)$ 分别表示本质近似点谱和本质亏谱.

定义 2.4[8]$X,Y$$\mathrm{Banach}$ 空间$,$$T\in \mathcal{L}(X,Y),$ 若对任何有界集 $M\subset X, T(M)$$Y$ 中相对弱紧$,$ 则称 $T$ 为弱紧算子. 弱紧算子集记为 $\mathcal{W}(X,Y)$.

注 2.3$X=Y$$,$$\mathcal{W}(X,Y)=\mathcal{W}(X)$$\mathcal{L}(X)$ 的一个闭双边理想且 $\mathcal{K}(X)\subseteq\mathcal{W}(X)$.

定义 2.5[9]$T\in \mathcal{L}(X,Y),$$T^{**}$ 保持 $X$ 自然嵌入到它的二次共轭空间 $X^{**}$$,$$x\in X^{**}, T^{**}x\in Y,$ 可推出 $x\in X,$ 则称 $T$$\mathrm{Tauberian}$ 算子. 记 $\mathcal{T}(X)$$X$ 上的 $\mathrm{Tauberian}$ 算子集.

定义 2.6[11]$T\in \mathcal{L}(X,Y),$$T$$\mathrm{coTauberian}$ 算子. 记$\mathcal{CT}(X)$$X$ 上的 $\mathrm{coTauberian}$ 算子集.

定义 2.7[8]$F\in \mathcal{C}(X),$ 若对任意 $U\in \Phi(X),$$U+F\in \Phi(X),$ 则称 $F$$\mathrm{Fredholm}$ 扰动算子. 所有 $\mathrm{Fredholm}$ 扰动算子的集合记为 $\mathcal{F}(X)$. 若对任意 $U\in \Phi_{+}(X)(U\in \Phi_{-}(X)),$$U+F\in \Phi_{+}(X)(U+F\in \Phi_{-}(X)),$ 则称 $F$ 为左 (右) $\mathrm{Fredholm}$ 扰动算子. 所有左 (右) $\mathrm{Fredhol}$m~扰动算子的集合记为 $\mathcal{F}_{+}(X)(\mathcal{F}_{-}(X))$.

注 2.4 通常有

$\mathcal{K}(X)\subseteq\mathcal{F}_{+}(X)\subseteq\mathcal{F}(X),$
$\mathcal{K}(X)\subseteq\mathcal{F}_{-}(X)\subseteq\mathcal{F}(X).$

定义 2.8[8]$X$$\mathrm{Banach}$ 空间$,$ 如果对任意 $\mathrm{Banach~}$空间 $Y,$ 每个弱紧算子 $A: X\rightarrow Y,$$X$ 中的弱紧集映射到 $Y$ 中的范数紧集$,$ 则称空间 $X$ 满足 Dunford-Pettis 性质.

注 2.5$X$ 是满足~Dunford Pettis~性质的无穷维 $\mathrm{Banach}$ 空间$,$ 则有

$\mathcal{W}(X)\mathcal{W}(X)\subset \mathcal{K}(X),$

其中 $\mathcal{W}(X)\mathcal{W}(X)=\{ST, \mbox{对任意弱紧算子}~S,T\in \mathcal{W}(X)\}.$

引理 2.1[8]$X,Y,Z$$\mathrm{Banach}$ 空间$,$$A\in \Phi(X,Y),$$B\in \Phi(Y,Z),$$BA\in \Phi(X,Z)$$i(BA)=i(B)+i(A)$.

引理 2.2[11]$X$ 是不含无限维自反子空间的 $\mathrm{Banach}$ 空间$,$$T\in \mathcal{L}(X),$$T\in \mathcal{T}(X)$ 当且仅当 $T\in \Phi_{+}(X);$$T\in \mathcal{CT}(X)$ 当且仅当 $T\in \Phi_{-}(X)$.$X$ 是一般的 $\mathrm{Banach}$ 空间$,$ 则有 $\Phi_{+}(X)\subset\mathcal{T}(X),$$\Phi_{-}(X)\subset\mathcal{CT}(X)$.

引理 2.3[12]$X,Y,Z$$\mathrm{Banach}$ 空间$,$$T,S \in \mathcal{L}(X,Y),$$U\in \mathcal{L}(Y,Z),$ 则有以下结论

(1) 若 $T$$U$ 都是 Tauberian 算子$,$$UT$ 是 Tauberian 算子$;$

(2) 若 $UT$ 是 Tauberian 算子$,$$T$ 是 Tauberian 算子$;$

(3) $T$ 是 Tauberian 算子且弱紧算子当且仅当 $X$ 是自反的$;$

(4) 若 $T$ 是 Tauberian 算子$,$$S$ 是弱紧算子$,$$T+S$ 是 Tauberian 算子.

引理 2.4[11]$X,Y,Z$$\mathrm{Banach}$ 空间$,$$T,S \in \mathcal{L}(X,Y),$$U\in \mathcal{L}(Y,Z),$ 则有以下结论

(1) 若 $T$$U$ 都是 coTauberian 算子$,$$UT$ 是 coTauberian 算子$;$

(2)$ 若 $UT$ 是 Tauberian 算子$,$$U$ 是 coTauberian 算子$;$

(3)$ $T$ 是 coTauberian 算子且弱紧算子当且仅当 $Y$ 是自反的$;$

(3)$ $T$ 是 coTauberian 算子且弱紧算子当且仅当 $Y$ 是自反的$;$

引理 2.5[9]$X$ 是不含无限维自反子空间的 $\mathrm{Banach}$ 空间$,$$T\in \mathcal{L}(X),$ 则有

$\sigma_{e3}(T)=\sigma_{e1}(T)\cap\sigma_{e2}(T)\subset\sigma_{e4}(T)\subset\sigma_{J}(T)\subseteq\sigma_{e5}(T).$

首先, 由定义 2.1 易得 $\sigma_{e3}(T)=\sigma_{e1}(T)\cap\sigma_{e2}(T)\subset\sigma_{e4}(T)$. 由于 $\mathcal{K}(X)\subseteq \mathcal{W}(X),$ 所以 $\sigma_{J}(T)\subseteq\sigma_{e5}(T).$

接下来证明 $\sigma_{e1}(T)\subset\sigma_{J}(T), \sigma_{e2}(T)\subset\sigma_{J}(T).$ 假设 $\lambda\notin \sigma_{J}(T),$ 则存在 $X$ 上的弱紧算子 $W$ 使得 $\lambda\in \rho(T+W)$, 即

$T+W-\lambda I\in \Phi(X)=\Phi_{+}(X)\cap\Phi_{-}(X), i(T+W-\lambda I)=0.$

由于 $X$ 是不含无限维自反子空间的 Banach 空间, 所以当 $T+W-\lambda I\in \Phi_{+}(X)$ 时, $T+W-\lambda I\in \mathcal{T}(X)$. 由于 Tauberian 算子在弱紧扰动下保持不变, 故 $T-\lambda I\in \Phi_{+}(X),$$\lambda\notin \sigma_{e1}(T)$. 所以 $\sigma_{e1}(T)\subset \sigma_{J}(T).$$T+W-\lambda I\in \Phi_{-}(X)$ 时, $T+W-\lambda I\in \mathcal{CT}(X)$. 由于 coTauberian 算子在弱紧扰动下保持不变, 故 $T-\lambda I\in \Phi_{-}(X),$$\lambda\notin \sigma_{e2}(T)$. 所以 $\sigma_{e2}(T)\subset \sigma_{J}(T).$ 又因为

$\sigma_{e3}(T)=\sigma_{e1}(T)\cap\sigma_{e2}(T), ~\sigma_{e4}(T)=\sigma_{e1}(T)\cup\sigma_{e2}(T),$

所以 $\sigma_{e3}(T)\subset \sigma_{J}(T), \sigma_{e4}(T)\subset \sigma_{J}(T).$

$\sigma_{e3}(T)=\sigma_{e1}(T)\cap\sigma_{e2}(T)\subset\sigma_{e4}(T)\subset\sigma_{J}(T)\subseteq\sigma_{e5}(T).$

引理 2.6[12] 设 $T=\left[\begin{array}{cc}A & B \\0 & D\end{array}\right]: \mathcal{D}(A) \times \mathcal{D}(D) \subset X \times X \rightarrow X \times X$ 其中 $A,D$ 是闭算子$,$$B$ 是可闭算子$,$

(1) 若 $T\in \Phi(X),$$A\in \Phi_{+}(X), D\in \Phi_{-}(X);$

(2) 若 $T\in \Phi_{+}(X),$$A\in \Phi_{+}(X);$

(3) 若 $T\in \Phi_{-}(X),$$D\in \Phi_{-}(X);$

(4) 若 $T\in \Phi(X),$$A\in \Phi(X)$ 当且仅当 $D\in \Phi(X).$

引理 2.7$X$ 是不含无限维自反子空间的 $\mathrm{Banach}$ 空间$,$$\mathrm{Fredholm}$ 算子在弱紧扰动下保持不变.

由引理 2.2 可知, $T\in \mathcal{T}(X)~\mbox {当且仅当}~T\in \Phi_{+}(X),$$T\in \mathcal{CT}(X)~\mbox {当且仅当}~T\in \Phi_{-}(X).$ 再由引理 2.3 和 2.4 可得 $T+W\in \mathcal{T}(X)\cap \mathcal{CT}(X), \mbox{对任意}~W\in \mathcal{W}(X).$$T+W\in \Phi(X)$.

引理 2.8[1] 设分块算子矩阵 $T=\left[\begin{array}{ll}A & B \\0 & D\end{array}\right]$ 是对角占优$,$ 如果 $B$ 可闭$,$$T$ 可闭 (闭) 当且仅当 $A,D$ 可闭 (闭).

引理 2.9[8]$X$ 是满足 Dunford Pettis~性质的无穷维 $\mathrm{Banach}$ 空间$,$$A$$X$ 上的稠定闭线性算子$,$$\sigma_{J}(A)=\sigma_{e5}(A).$

3 主要结果及其证明

定理 3.1$T=\left[\begin{array}{ll}A & 0 \\0 & D\end{array}\right] \in \mathcal{L}(X \times X)$ 是主对角分块算子矩阵$,$

$\sigma_{J}(T)\subset\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D).$

假设 $\lambda\in \sigma_{J}(T),$ 则对于任意 $W=\left[\begin{array}{cc}W_{1} & 0 \\0 & W_{2}\end{array}\right] \in \mathcal{W}(X \times X)$, 其中 $W_{1}, W_{2}$ 是任意两个弱紧算子, 都有 $\lambda\in \sigma(T+W),$

$\lambda \in \sigma\left(\left[\begin{array}{cc}A+W_{1} & 0 \\0 & D+W_{2}\end{array}\right]\right).$

由主对角分块算子矩阵的谱得 $\lambda\in \sigma(A+W_{1})\cup\sigma(D+W_{2})$. 因此 $\lambda\in \sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D).$ 于是得 $\sigma_{J}(T)\subset\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D).$

注 3.1$T=\left[\begin{array}{ll}A & 0 \\0 & D\end{array}\right] \in \mathcal{L}(X \times X)$ 而言$,$$\sigma_{J}(T)=\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D)$ 是不一定成立的. 事实上$,$ 存在紧算子 $W_{i}\in\mathcal{K}(X), i=1,2,3,4,$ 使得 $\left[\begin{array}{cc}A+W_{1} & W_{3} \\W_{4} & D+W_{2}\end{array}\right]$ 可逆. 但对于 $T$ 的特殊 $\mathrm{Jeribi}$ 本质谱 $\hat{\sigma_{J}}(T),$ 上式成立.

定理 3.2$\text { 设 } T=\left[\begin{array}{ll}A & 0 \\0 & D\end{array}\right] \in \mathcal{L}(X \times X)$ 是主对角分块算子矩阵$,$

$\hat{\sigma_{J}}(T)=\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D).$

$\lambda\notin \hat{\sigma_{J}}(T)$, 则存在 $W=\left[\begin{array}{cc}W_{1} & 0 \\0 & W_{2}\end{array}\right] \in \mathcal{W}(X \times X)$ 使得 $\lambda\in \rho(T+W)$, 即 $\lambda\in \rho (A+W_{1})\cap \rho (D+W_{2}).$ 因此, $\lambda\notin (\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D)).$ 于是

$\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D)\subset \hat{\sigma_{J}}(T).$

反之, 假设 $\lambda\notin (\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D)),$$\lambda\notin \sigma_{J}(A)$$\lambda\notin \sigma_{J}(D)$. 于是存在 $W_{1}, W_{2}\in \mathcal{W}(X)$ 使得 $\lambda\in \rho(A+W_{1})\cap\rho(D+W_{2}),$$A+W_{1}-\lambda I, D+W_{2}-\lambda I$ 可逆, 故

$\left[\begin{array}{cc}A+W_{1}-\lambda I & 0 \\0 & D+W_{2}-\lambda I\end{array}\right]$

可逆. 由 $\hat{\sigma_{J}}(T)$ 的定义得, $\lambda \notin \hat{\sigma_{J}}(T)$. 因此

$\hat{\sigma_{J}}(T)\subset\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D).$

综上所述可得 $\hat{\sigma_{J}}(T)=\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D).$

下面研究上三角分块算子矩阵的 Jeribi 本质谱.

定理 3.3$T=\left[\begin{array}{ll}A & B \\0 & D\end{array}\right] \in \mathcal{L}(X \times X)$ 是上三角分块算子矩阵$,$

$\hat{\sigma_{J}}(T)\subset\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D).$

假设 $\lambda\notin (\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D))$, 则存在 $W_{1}, W_{2}\in \mathcal{W}(X)$ 使得 $\lambda\in \rho (A+W_{1})\cap \rho (D+W_{2})$. 由于 $B$ 有界, 令 $W=\left[\begin{array}{cc}W_{1} & 0 \\0 & W_{2}\end{array}\right] \in \mathcal{W}(X \times X)$, 则 $\lambda\in \rho(T+W),$

$T+W-\lambda I=\left[\begin{array}{cc}A+W_{1}-\lambda I & B \\0 & D+W_{2}-\lambda I\end{array}\right]$

可逆. 于是 $\lambda\notin \hat{\sigma_{J}}(T).$ 所以

$\hat{\sigma_{J}}(T)\subset\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D).$

下面研究上三角分块算子矩阵的 Jeribi 本质谱等式问题.

定理 3.4$T=\left[\begin{array}{ll}A & B \\0 & D\end{array}\right] \in \mathcal{L}(X \times X)$ 是上三角分块算子矩阵$,$$\sigma_{r,1}(A)=\emptyset$$\sigma_{p,1}(D)=\emptyset,$

$\hat{\sigma_{J}}(T)=\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D),$

其中 $\sigma_{p,1}(T)=\{\lambda\in \sigma_{p}(T): \mathcal{R}(T-\lambda I ) = X\},$$\sigma_{r,1}(T)=\{\lambda\in \sigma_{r}(T): \mathcal{R}(T-\lambda I)$ 不是闭集.

我们先证明 $\sigma_{J}(A)\subset \hat{\sigma_{J}}(T).$$\lambda\in \sigma_{J}(A),$ 则有 $\lambda\in \underset {W_{1}\in \mathcal{W}(X)}\bigcap\sigma(A+W_{1}).$

因为

$\sigma(A+W_{1})=\sigma_{r,1}(A+W_{1})\cup\sigma_{ap}(A+W_{1}),$

所以

$\lambda\in \underset {W_{1}\in \mathcal{W}(X)}\bigcap (\sigma_{r,1}(A+W_{1})\cup\sigma_{ap}(A+W_{1}))=\underset {W_{1}\in \mathcal{W}(X)}\bigcap \sigma_{r,1}(A+W_{1})\cup\underset {W_{1}\in \mathcal{W}(X)}\bigcap\sigma_{ap}(A+W_{1}).$

由于零算子也是弱紧算子且 $\sigma_{r,1}(A)=\emptyset$, 故

$\lambda\in\underset {W_{1}\in \mathcal{W}(X)}\bigcap \sigma_{ap}(A+W_{1}),$

即对任意的弱紧算子 $W_{1}\in \mathcal{W}(X)$, 存在 $\{x_{n}\}^{\infty}_{n=1}, \|x_{n}\|=1, n=1,2,\cdots$ 使得

$(A+W_{1}-\lambda I)x_{n}\rightarrow 0~~(n\rightarrow \infty).$

$W=\left[\begin{array}{cc}W_{1} & 0 \\0 & W_{2}\end{array}\right] \in \mathcal{W}(X \times X),$

我们有

$(T+W-\lambda I)\left[\begin{array}{c}x_{n} \\0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\left(A+W_{1}-\lambda I\right) x_{n} \\0\end{array}\right] \rightarrow 0 \quad(n \rightarrow \infty).$

$\lambda\in \underset {W\in \mathcal{W}(X\times X)}\bigcap \sigma(T+W),$

$\lambda\in \hat{\sigma_{J}}(T).$ 从而

$\sigma_{J}(A)\subset \hat{\sigma_{J}}(T).$

再证 $\sigma_{J}(D)\subset \hat{\sigma_{J}}(T).$$\lambda\in \sigma_{J}(D),$ 则有 $\lambda\in \underset {W_{2}\in \mathcal{W}(X)}\bigcap\sigma(D+W_{2}).$ 由于

$\sigma(D+W_{2})=\sigma_{p,1}(D+W_{2})\cup\sigma_{\delta}(D+W_{2}),$

所以

$\lambda\in \underset {W_{2}\in \mathcal{W}(X)}\bigcap (\sigma_{p,1}(D+W_{2})\cup\sigma_{\delta}(D+W_{2}))=\underset {W_{2}\in \mathcal{W}(X)}\bigcap \sigma_{p,1}(D+W_{2})\cup\underset {W_{2}\in \mathcal{W}(X)}\bigcap\sigma_{\delta}(D+W_{2}).$

因为 $\sigma_{p,1}(D)=\emptyset$, 所以 $\lambda\in \underset {W_{2}\in \mathcal{W}(X)}\bigcap\sigma_{\delta}(D+W_{2}),$ 即对于任意的弱紧算子 $W_{2}\in \mathcal{W}(X)$, $D+W_{2}-\lambda I$ 不是满射. 令

$W=\left[\begin{array}{cc}W_{1} & 0 \\0 & W_{2}\end{array}\right] \in \mathcal{W}(X \times X),$

则可知

$\lambda\in \underset {W\in \mathcal{W}(X\times X)}\bigcap \sigma(T+W).$

否则, 假设存在 $W\in \mathcal{W}(X\times X)$, 使得 $\lambda\in \rho(T+W)$, 则存在 $W_{2}\in \mathcal{W}(X)$, 使得 $D+W_{2}-\lambda I$ 是满射, 这与 $\lambda\in \underset {W_{2}\in \mathcal{W}(X)}\bigcap \sigma_{\delta}(D+W_{2})$ 矛盾, 于是 $\lambda\in \hat{\sigma_{J}}(T)$.

$\sigma_{J}(D)\subset\hat{\sigma_{J}}(T),$

综上所述

$\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D)\subset\hat{\sigma_{J}}(T).$

又因为

$\hat{\sigma_{J}}(T)\subset\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D),$

于是

$\hat{\sigma_{J}}(T)=\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D).$

推论 3.1$T=\left[\begin{array}{cc}A & B \\0 & D\end{array}\right] \in \mathcal{L}(X \times X)$ 是上三角分块算子矩阵$,$$\sigma_{r,1}(A)=\emptyset, \sigma_{J}(D)\subset\sigma_{J}(A),$

$\hat{\sigma_{J}}(T)=\sigma_{J}(A)\cup \sigma_{J}(D).$

由定理 3.4 可知, 当 $\sigma_{r,1}(A)=\emptyset$ 时, $\sigma_{J}(A)\subset\hat{\sigma_{J}}(T)\subset\sigma_{J}(A)\cup\sigma_{J}(D)$. 又因为 $\sigma_{J}(D)\subset\sigma_{J}(A),$ 所以 $\sigma_{J}(D)\cup\sigma_{J}(A)=\sigma_{J}(A).$

$\hat{\sigma_{J}}(T)=\sigma_{J}(A)\cup \sigma_{J}(D).$

下面给出上三角分块算子矩阵 $T$ 的 Jeribi 本质谱与 $A,D$ 的其他谱的关系.

定理 3.5$T=\left[\begin{array}{ll}A & B \\0 & D\end{array}\right] \in \mathcal{L}(X \times X)$ 是上三角分块算子矩阵$,$

$\sigma_{\mathcal{T}}(A)\cup\sigma_{\mathcal{CT}}(D)\subset\hat{\sigma_{J}}(T).$

其中$,$$\sigma_{\mathcal{T}}(A)=\{\lambda\in \mathbb{C}:\lambda I-A\notin \mathcal{T}(X)\},$$\sigma_{\mathcal{CT}}(D)=\{\lambda\in \mathbb{C}:\lambda I-D\notin \mathcal{CT}(X)\}$.

假设 $\lambda\notin \hat{\sigma_{J}}(T)$, 则存在 $W=\left[\begin{array}{cc}W_{1} & 0 \\0 & W_{2}\end{array}\right] \in \mathcal{W}(X \times X)$ 使得 $\lambda\in \rho(T+W)$, 即 $T+W-\lambda I\in \Phi(X), i(T+W-\lambda I)=0.$

由引理 2.6 可知

$A+W_{1}-\lambda I\in \Phi_{+}(X), D+W_{2}-\lambda I\in \Phi_{-}(X),$

由于

$\Phi_{+}(X)\subset\mathcal{T}(X), \Phi_{-}(X)\subset\mathcal{CT}(X),$

因此

$A+W_{1}-\lambda I\in \mathcal{T}(X), D+W_{2}-\lambda I\in \mathcal{CT}(X).$

又因为 Tauberian 算子和 coTauberian 算子在弱紧扰动下保持不变, 所以

$\lambda\notin (\sigma_{\mathcal{T}}(A)\cup\sigma_{\mathcal{CT}}(D)).$

综上所述可得

$\sigma_{\mathcal{T}}(A)\cup\sigma_{\mathcal{CT}}(D)\subset\hat{\sigma_{J}}(T).$

推论 3.2$X$ 是不含无限维自反子空间的 $\mathrm{Banach }$ 空间$,$$T=\left[\begin{array}{ll}A & B \\0 & D\end{array}\right] \in \mathcal{L}(X \times X)$ 是上三角算子矩阵$,$ 则有 $\sigma_{e1}(A)\cup\sigma_{e2}(D)\subset\hat{\sigma_{J}}(T).$

由定理 3.5 结合引理 2.5 可推知, $\sigma_{e1}(A)=\sigma_{\mathcal{T}}(A), ~\sigma_{e2}(D)=\sigma_{\mathcal{CT}}(D)$.

定理 3.6$X$ 是不含无限维自反子空间的 $\mathrm{Banach}$ 空间$,$$T=\left[\begin{array}{ll}A & B \\0 & D\end{array}\right] \in \mathcal{L}(X \times X)$ 是上三角分块算子矩阵$,$$B\in \mathcal{F}(X),$

$\sigma_{e4}(A)\cup\sigma_{e4}(D)\subset\hat{\sigma_{J}}(T).$

$\lambda\notin \hat{\sigma_{J}}(T)$, 则存在 $W=\left[\begin{array}{cc}W_{1} & 0 \\0 & W_{2}\end{array}\right] \in \mathcal{W}(X \times X)$ 使得 $\lambda\in \rho(T+W)$.

$T+W-\lambda I\in \Phi(X), i(T+W-\lambda I)=0.$

考虑到

$T+W-\lambda I=\left[\begin{array}{cc}A+W_{1}-\lambda I & B \\0 & D+W_{2}-\lambda I\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}A+W_{1}-\lambda I & 0 \\0 & D+W_{2}-\lambda I\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ll}0 & B \\0 & 0\end{array}\right]$

$B\in \mathcal{F}(X)$, 所以

$\left[\begin{array}{cc}A+W_{1}-\lambda I & 0 \\0 & D+W_{2}-\lambda I\end{array}\right] \in \Phi(X).$

因此

$A+W_{1}-\lambda I\in \Phi(X), D+W_{2}-\lambda I\in \Phi(X).$

从而 $\lambda\notin (\sigma_{e4}(A+W_{1})\cup\sigma_{e4}(D+W_{2})).$ 根据引理 2.7 可知, $\sigma_{e4}(A)=\sigma_{e4}(A+W)$, 对于任意的弱紧算子 $W$ 都成立. 因此 $\sigma_{e4}(A)\cup\sigma_{e4}(D)\subset\hat{\sigma_{J}}(T).$ 综上所述可得 $\sigma_{e4}(A)\cup\sigma_{e4}(D)\subset\hat{\sigma_{J}}(T).$

推论 3.3$X$ 是不含无限维自反子空间的 $\mathrm{Banach}$ 空间$,$$T=\left[\begin{array}{ll}A & B \\0 & D\end{array}\right] \in \mathcal{L}(X \times X)$ 是上三角算子矩阵$,$$B\in \mathcal{F}(X),$$\sigma_{e1}(A)\cup\sigma_{e2}(D)\subset\sigma_{e4}(A)\cup\sigma_{e4}(D)\subset\hat{\sigma_{J}}(T).$

最后给出上三角算子矩阵的 Jeribi 本质谱等于 Schechter 本质谱的条件.

定理 3.7$X$ 是满足 Dunford Pettis 性质的无穷维 $\mathrm{Banach}$ 空间$,$ 上三角分块算子矩阵 $T=\left[\begin{array}{cc}A & B \\0 & D\end{array}\right]: \mathcal{D}(A) \times \mathcal{D}(D) \subset X \times X \rightarrow X \times X$ 是对角占优的$,$ 其中 $A, D$ 是稠定闭算子$,$$B$ 是可闭算子$,$$\sigma_{J}(T)=\sigma_{e5}(T).$

由引理 2.8 可知 $T$ 是稠定闭算子. 当 $X$ 是满足 Dunford-Pettis 性质时, 结合引理 2.9 得 $\sigma_{J}(T)=\sigma_{e5}(T).$

推论 3.4$X$ 是满足 Dunford Pettis 性质的无穷维 $\mathrm{Banach}$ 空间$,$ 上三角分块算子矩阵,$T=\left[\begin{array}{ll}A & B \\0 & D\end{array}\right] \in \mathcal{L}(X \times X),$$\sigma_{J}(T)=\sigma_{e5}(T).$

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